src/gromacs/mdlib/qmmm.c

   1 /*
   2  *
   3  *                This source code is part of
   4  *
   5  *                 G   R   O   M   A   C   S
   6  *
   7  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   8  *
   9  *                        VERSION 3.2.0
  10  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  11  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  12  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  13  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  14
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  18  * of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  21  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  22  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  23  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  24  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  25  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  26  *
  27  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  28  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  29  *
  30  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  31  *
  32  * And Hey:
  33  * GROwing Monsters And Cloning Shrimps
  34  */
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36 #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include <math.h>
  40 #include "sysstuff.h"
  41 #include "typedefs.h"
  42 #include "macros.h"
  43 #include "smalloc.h"
  44 #include "physics.h"
  45 #include "macros.h"
  46 #include "vec.h"
  47 #include "force.h"
  48 #include "invblock.h"
  49 #include "confio.h"
  50 #include "names.h"
  51 #include "network.h"
  52 #include "pbc.h"
  53 #include "ns.h"
  54 #include "nrnb.h"
  55 #include "bondf.h"
  56 #include "mshift.h"
  57 #include "txtdump.h"
  58 #include "qmmm.h"
  59 #include <stdio.h>
  60 #include <string.h>
  61 #include "gmx_fatal.h"
  62 #include "typedefs.h"
  63 #include <stdlib.h>
  64 #include "mtop_util.h"
  65
  66
  67 /* declarations of the interfaces to the QM packages. The _SH indicate
  68  * the QM interfaces can be used for Surface Hopping simulations
  69  */
  70 #ifdef GMX_QMMM_GAMESS
  71 /* GAMESS interface */
  72
  73 void
  74 init_gamess(t_commrec *cr, t_QMrec *qm, t_MMrec *mm);
  75
  76 real
  77 call_gamess(t_commrec *cr, t_forcerec *fr,
  78             t_QMrec *qm, t_MMrec *mm, rvec f[], rvec fshift[]);
  79
  80 #elif defined GMX_QMMM_MOPAC
  81 /* MOPAC interface */
  82
  83 void
  84 init_mopac(t_commrec *cr, t_QMrec *qm, t_MMrec *mm);
  85
  86 real
  87 call_mopac(t_commrec *cr, t_forcerec *fr, t_QMrec *qm,
  88            t_MMrec *mm, rvec f[], rvec fshift[]);
  89
  90 real
  91 call_mopac_SH(t_commrec *cr, t_forcerec *fr, t_QMrec *qm,
  92               t_MMrec *mm, rvec f[], rvec fshift[]);
  93
  94 #elif defined GMX_QMMM_GAUSSIAN
  95 /* GAUSSIAN interface */
  96
  97 void
  98 init_gaussian(t_commrec *cr, t_QMrec *qm, t_MMrec *mm);
  99
 100 real
 101 call_gaussian_SH(t_commrec *cr, t_forcerec *fr, t_QMrec *qm,
 102                  t_MMrec *mm, rvec f[], rvec fshift[]);
 103
 104 real
 105 call_gaussian(t_commrec *cr, t_forcerec *fr, t_QMrec *qm,
 106               t_MMrec *mm, rvec f[], rvec fshift[]);
 107
 108 #elif defined GMX_QMMM_ORCA
 109 /* ORCA interface */
 110
 111 void
 112 init_orca(t_commrec *cr, t_QMrec *qm, t_MMrec *mm);
 113
 114 real
 115 call_orca(t_commrec *cr, t_forcerec *fr, t_QMrec *qm,
 116           t_MMrec *mm, rvec f[], rvec fshift[]);
 117
 118 #endif
 119
 120
 121
 122
 123 /* this struct and these comparison functions are needed for creating
 124  * a QMMM input for the QM routines from the QMMM neighbor list.
 125  */
 126
 127 typedef struct {
 128     int      j;
 129     int      shift;
 130 } t_j_particle;
 131
 132 static int struct_comp(const void *a, const void *b)
 133 {
 134
 135     return (int)(((t_j_particle *)a)->j)-(int)(((t_j_particle *)b)->j);
 136
 137 } /* struct_comp */
 138
 139 static int int_comp(const void *a, const void *b)
 140 {
 141
 142     return (*(int *)a) - (*(int *)b);
 143
 144 } /* int_comp */
 145
 146 static int QMlayer_comp(const void *a, const void *b)
 147 {
 148
 149     return (int)(((t_QMrec *)a)->nrQMatoms)-(int)(((t_QMrec *)b)->nrQMatoms);
 150
 151 } /* QMlayer_comp */
 152
 153 real call_QMroutine(t_commrec *cr, t_forcerec *fr, t_QMrec *qm,
 154                     t_MMrec *mm, rvec f[], rvec fshift[])
 155 {
 156     /* makes a call to the requested QM routine (qm->QMmethod)
 157      * Note that f is actually the gradient, i.e. -f
 158      */
 159     real
 160         QMener = 0.0;
 161
 162     /* do a semi-empiprical calculation */
 163
 164     if (qm->QMmethod < eQMmethodRHF && !(mm->nrMMatoms))
 165     {
 166 #ifdef GMX_QMMM_MOPAC
 167         if (qm->bSH)
 168         {
 169             QMener = call_mopac_SH(cr, fr, qm, mm, f, fshift);
 170         }
 171         else
 172         {
 173             QMener = call_mopac(cr, fr, qm, mm, f, fshift);
 174         }
 175 #else
 176         gmx_fatal(FARGS, "Semi-empirical QM only supported with Mopac.");
 177 #endif
 178     }
 179     else
 180     {
 181         /* do an ab-initio calculation */
 182         if (qm->bSH && qm->QMmethod == eQMmethodCASSCF)
 183         {
 184 #ifdef GMX_QMMM_GAUSSIAN
 185             QMener = call_gaussian_SH(cr, fr, qm, mm, f, fshift);
 186 #else
 187             gmx_fatal(FARGS, "Ab-initio Surface-hopping only supported with Gaussian.");
 188 #endif
 189         }
 190         else
 191         {
 192 #ifdef GMX_QMMM_GAMESS
 193             QMener = call_gamess(cr, fr, qm, mm, f, fshift);
 194 #elif defined GMX_QMMM_GAUSSIAN
 195             QMener = call_gaussian(cr, fr, qm, mm, f, fshift);
 196 #elif defined GMX_QMMM_ORCA
 197             QMener = call_orca(cr, fr, qm, mm, f, fshift);
 198 #else
 199             gmx_fatal(FARGS, "Ab-initio calculation only supported with Gamess, Gaussian or ORCA.");
 200 #endif
 201         }
 202     }
 203     return (QMener);
 204 }
 205
 206 void init_QMroutine(t_commrec *cr, t_QMrec *qm, t_MMrec *mm)
 207 {
 208     /* makes a call to the requested QM routine (qm->QMmethod)
 209      */
 210     if (qm->QMmethod < eQMmethodRHF)
 211     {
 212 #ifdef GMX_QMMM_MOPAC
 213         /* do a semi-empiprical calculation */
 214         init_mopac(cr, qm, mm);
 215 #else
 216         gmx_fatal(FARGS, "Semi-empirical QM only supported with Mopac.");
 217 #endif
 218     }
 219     else
 220     {
 221         /* do an ab-initio calculation */
 222 #ifdef GMX_QMMM_GAMESS
 223         init_gamess(cr, qm, mm);
 224 #elif defined GMX_QMMM_GAUSSIAN
 225         init_gaussian(cr, qm, mm);
 226 #elif defined GMX_QMMM_ORCA
 227         init_orca(cr, qm, mm);
 228 #else
 229         gmx_fatal(FARGS, "Ab-initio calculation only supported with Gamess, Gaussian or ORCA.");
 230 #endif
 231     }
 232 } /* init_QMroutine */
 233
 234 void update_QMMM_coord(rvec x[], t_forcerec *fr, t_QMrec *qm, t_MMrec *mm)
 235 {
 236     /* shifts the QM and MM particles into the central box and stores
 237      * these shifted coordinates in the coordinate arrays of the
 238      * QMMMrec. These coordinates are passed on the QM subroutines.
 239      */
 240     int
 241         i;
 242
 243     /* shift the QM atoms into the central box
 244      */
 245     for (i = 0; i < qm->nrQMatoms; i++)
 246     {
 247         rvec_sub(x[qm->indexQM[i]], fr->shift_vec[qm->shiftQM[i]], qm->xQM[i]);
 248     }
 249     /* also shift the MM atoms into the central box, if any
 250      */
 251     for (i = 0; i < mm->nrMMatoms; i++)
 252     {
 253         rvec_sub(x[mm->indexMM[i]], fr->shift_vec[mm->shiftMM[i]], mm->xMM[i]);
 254     }
 255 } /* update_QMMM_coord */
 256
 257 static void punch_QMMM_excl(t_QMrec *qm, t_MMrec *mm, t_blocka *excls)
 258 {
 259     /* punch a file containing the bonded interactions of each QM
 260      * atom with MM atoms. These need to be excluded in the QM routines
 261      * Only needed in case of QM/MM optimizations
 262      */
 263     FILE
 264        *out = NULL;
 265     int
 266         i, j, k, nrexcl = 0, *excluded = NULL, max = 0;
 267
 268
 269     out = fopen("QMMMexcl.dat", "w");
 270
 271     /* this can be done more efficiently I think
 272      */
 273     for (i = 0; i < qm->nrQMatoms; i++)
 274     {
 275         nrexcl = 0;
 276         for (j = excls->index[qm->indexQM[i]];
 277              j < excls->index[qm->indexQM[i]+1];
 278              j++)
 279         {
 280             for (k = 0; k < mm->nrMMatoms; k++)
 281             {
 282                 if (mm->indexMM[k] == excls->a[j]) /* the excluded MM atom */
 283                 {
 284                     if (nrexcl >= max)
 285                     {
 286                         max += 1000;
 287                         srenew(excluded, max);
 288                     }
 289                     excluded[nrexcl++] = k;
 290                     continue;
 291                 }
 292             }
 293         }
 294         /* write to file: */
 295         fprintf(out, "%5d %5d\n", i+1, nrexcl);
 296         for (j = 0; j < nrexcl; j++)
 297         {
 298             fprintf(out, "%5d ", excluded[j]);
 299         }
 300         fprintf(out, "\n");
 301     }
 302     free(excluded);
 303     fclose(out);
 304 } /* punch_QMMM_excl */
 305
 306
 307 /* end of QMMM subroutines */
 308
 309 /* QMMM core routines */
 310
 311 t_QMrec *mk_QMrec(void)
 312 {
 313     t_QMrec *qm;
 314     snew(qm, 1);
 315     return qm;
 316 } /* mk_QMrec */
 317
 318 t_MMrec *mk_MMrec(void)
 319 {
 320     t_MMrec *mm;
 321     snew(mm, 1);
 322     return mm;
 323 } /* mk_MMrec */
 324
 325 static void init_QMrec(int grpnr, t_QMrec *qm, int nr, int *atomarray,
 326                        gmx_mtop_t *mtop, t_inputrec *ir)
 327 {
 328     /* fills the t_QMrec struct of QM group grpnr
 329      */
 330     int                   i;
 331     gmx_mtop_atomlookup_t alook;
 332     t_atom               *atom;
 333
 334
 335     qm->nrQMatoms = nr;
 336     snew(qm->xQM, nr);
 337     snew(qm->indexQM, nr);
 338     snew(qm->shiftQM, nr); /* the shifts */
 339     for (i = 0; i < nr; i++)
 340     {
 341         qm->indexQM[i] = atomarray[i];
 342     }
 343
 344     alook = gmx_mtop_atomlookup_init(mtop);
 345
 346     snew(qm->atomicnumberQM, nr);
 347     for (i = 0; i < qm->nrQMatoms; i++)
 348     {
 349         gmx_mtop_atomnr_to_atom(alook, qm->indexQM[i], &atom);
 350         qm->nelectrons       += mtop->atomtypes.atomnumber[atom->type];
 351         qm->atomicnumberQM[i] = mtop->atomtypes.atomnumber[atom->type];
 352     }
 353
 354     gmx_mtop_atomlookup_destroy(alook);
 355
 356     qm->QMcharge       = ir->opts.QMcharge[grpnr];
 357     qm->multiplicity   = ir->opts.QMmult[grpnr];
 358     qm->nelectrons    -= ir->opts.QMcharge[grpnr];
 359
 360     qm->QMmethod       = ir->opts.QMmethod[grpnr];
 361     qm->QMbasis        = ir->opts.QMbasis[grpnr];
 362     /* trajectory surface hopping setup (Gaussian only) */
 363     qm->bSH            = ir->opts.bSH[grpnr];
 364     qm->CASorbitals    = ir->opts.CASorbitals[grpnr];
 365     qm->CASelectrons   = ir->opts.CASelectrons[grpnr];
 366     qm->SAsteps        = ir->opts.SAsteps[grpnr];
 367     qm->SAon           = ir->opts.SAon[grpnr];
 368     qm->SAoff          = ir->opts.SAoff[grpnr];
 369     /* hack to prevent gaussian from reinitializing all the time */
 370     qm->nQMcpus        = 0; /* number of CPU's to be used by g01, is set
 371                              * upon initializing gaussian
 372                              * (init_gaussian()
 373                              */
 374     /* print the current layer to allow users to check their input */
 375     fprintf(stderr, "Layer %d\nnr of QM atoms %d\n", grpnr, nr);
 376     fprintf(stderr, "QMlevel: %s/%s\n\n",
 377             eQMmethod_names[qm->QMmethod], eQMbasis_names[qm->QMbasis]);
 378
 379     /* frontier atoms */
 380     snew(qm->frontatoms, nr);
 381     /* Lennard-Jones coefficients */
 382     snew(qm->c6, nr);
 383     snew(qm->c12, nr);
 384     /* do we optimize the QM separately using the algorithms of the QM program??
 385      */
 386     qm->bTS      = ir->opts.bTS[grpnr];
 387     qm->bOPT     = ir->opts.bOPT[grpnr];
 388
 389 } /* init_QMrec */
 390
 391 t_QMrec *copy_QMrec(t_QMrec *qm)
 392 {
 393     /* copies the contents of qm into a new t_QMrec struct */
 394     t_QMrec
 395        *qmcopy;
 396     int
 397         i;
 398
 399     qmcopy            = mk_QMrec();
 400     qmcopy->nrQMatoms = qm->nrQMatoms;
 401     snew(qmcopy->xQM, qmcopy->nrQMatoms);
 402     snew(qmcopy->indexQM, qmcopy->nrQMatoms);
 403     snew(qmcopy->atomicnumberQM, qm->nrQMatoms);
 404     snew(qmcopy->shiftQM, qmcopy->nrQMatoms); /* the shifts */
 405     for (i = 0; i < qmcopy->nrQMatoms; i++)
 406     {
 407         qmcopy->shiftQM[i]        = qm->shiftQM[i];
 408         qmcopy->indexQM[i]        = qm->indexQM[i];
 409         qmcopy->atomicnumberQM[i] = qm->atomicnumberQM[i];
 410     }
 411     qmcopy->nelectrons   = qm->nelectrons;
 412     qmcopy->multiplicity = qm->multiplicity;
 413     qmcopy->QMcharge     = qm->QMcharge;
 414     qmcopy->nelectrons   = qm->nelectrons;
 415     qmcopy->QMmethod     = qm->QMmethod;
 416     qmcopy->QMbasis      = qm->QMbasis;
 417     /* trajectory surface hopping setup (Gaussian only) */
 418     qmcopy->bSH          = qm->bSH;
 419     qmcopy->CASorbitals  = qm->CASorbitals;
 420     qmcopy->CASelectrons = qm->CASelectrons;
 421     qmcopy->SAsteps      = qm->SAsteps;
 422     qmcopy->SAon         = qm->SAon;
 423     qmcopy->SAoff        = qm->SAoff;
 424     qmcopy->bOPT         = qm->bOPT;
 425
 426     /* Gaussian init. variables */
 427     qmcopy->nQMcpus      = qm->nQMcpus;
 428     for (i = 0; i < DIM; i++)
 429     {
 430         qmcopy->SHbasis[i] = qm->SHbasis[i];
 431     }
 432     qmcopy->QMmem        = qm->QMmem;
 433     qmcopy->accuracy     = qm->accuracy;
 434     qmcopy->cpmcscf      = qm->cpmcscf;
 435     qmcopy->SAstep       = qm->SAstep;
 436     snew(qmcopy->frontatoms, qm->nrQMatoms);
 437     snew(qmcopy->c12, qmcopy->nrQMatoms);
 438     snew(qmcopy->c6, qmcopy->nrQMatoms);
 439     if (qmcopy->bTS || qmcopy->bOPT)
 440     {
 441         for (i = 1; i < qmcopy->nrQMatoms; i++)
 442         {
 443             qmcopy->frontatoms[i] = qm->frontatoms[i];
 444             qmcopy->c12[i]        = qm->c12[i];
 445             qmcopy->c6[i]         = qm->c6[i];
 446         }
 447     }
 448
 449     return(qmcopy);
 450
 451 } /*copy_QMrec */
 452
 453 t_QMMMrec *mk_QMMMrec(void)
 454 {
 455
 456     t_QMMMrec *qr;
 457
 458     snew(qr, 1);
 459
 460     return qr;
 461
 462 } /* mk_QMMMrec */
 463
 464 void init_QMMMrec(t_commrec  *cr,
 465                   matrix      box,
 466                   gmx_mtop_t *mtop,
 467                   t_inputrec *ir,
 468                   t_forcerec *fr)
 469 {
 470     /* we put the atomsnumbers of atoms that belong to the QMMM group in
 471      * an array that will be copied later to QMMMrec->indexQM[..]. Also
 472      * it will be used to create an QMMMrec->bQMMM index array that
 473      * simply contains true/false for QM and MM (the other) atoms.
 474      */
 475
 476     gmx_groups_t            *groups;
 477     atom_id                 *qm_arr = NULL, vsite, ai, aj;
 478     int                      qm_max = 0, qm_nr = 0, i, j, jmax, k, l, nrvsite2 = 0;
 479     t_QMMMrec               *qr;
 480     t_MMrec                 *mm;
 481     t_iatom                 *iatoms;
 482     real                     c12au, c6au;
 483     gmx_mtop_atomloop_all_t  aloop;
 484     t_atom                  *atom;
 485     gmx_mtop_ilistloop_all_t iloop;
 486     int                      a_offset;
 487     t_ilist                 *ilist_mol;
 488     gmx_mtop_atomlookup_t    alook;
 489
 490     c6au  = (HARTREE2KJ*AVOGADRO*pow(BOHR2NM, 6));
 491     c12au = (HARTREE2KJ*AVOGADRO*pow(BOHR2NM, 12));
 492     /* issue a fatal if the user wants to run with more than one node */
 493     if (PAR(cr))
 494     {
 495         gmx_fatal(FARGS, "QM/MM does not work in parallel, use a single node instead\n");
 496     }
 497
 498     /* Make a local copy of the QMMMrec */
 499     qr = fr->qr;
 500
 501     /* bQMMM[..] is an array containing TRUE/FALSE for atoms that are
 502      * QM/not QM. We first set all elemenst at false. Afterwards we use
 503      * the qm_arr (=MMrec->indexQM) to changes the elements
 504      * corresponding to the QM atoms at TRUE.  */
 505
 506     qr->QMMMscheme     = ir->QMMMscheme;
 507
 508     /* we take the possibility into account that a user has
 509      * defined more than one QM group:
 510      */
 511     /* an ugly work-around in case there is only one group In this case
 512      * the whole system is treated as QM. Otherwise the second group is
 513      * always the rest of the total system and is treated as MM.
 514      */
 515
 516     /* small problem if there is only QM.... so no MM */
 517
 518     jmax = ir->opts.ngQM;
 519
 520     if (qr->QMMMscheme == eQMMMschemeoniom)
 521     {
 522         qr->nrQMlayers = jmax;
 523     }
 524     else
 525     {
 526         qr->nrQMlayers = 1;
 527     }
 528
 529     groups = &mtop->groups;
 530
 531     /* there are jmax groups of QM atoms. In case of multiple QM groups
 532      * I assume that the users wants to do ONIOM. However, maybe it
 533      * should also be possible to define more than one QM subsystem with
 534      * independent neighbourlists. I have to think about
 535      * that.. 11-11-2003
 536      */
 537     snew(qr->qm, jmax);
 538     for (j = 0; j < jmax; j++)
 539     {
 540         /* new layer */
 541         aloop = gmx_mtop_atomloop_all_init(mtop);
 542         while (gmx_mtop_atomloop_all_next(aloop, &i, &atom))
 543         {
 544             if (qm_nr >= qm_max)
 545             {
 546                 qm_max += 1000;
 547                 srenew(qm_arr, qm_max);
 548             }
 549             if (ggrpnr(groups, egcQMMM, i) == j)
 550             {
 551                 /* hack for tip4p */
 552                 qm_arr[qm_nr++] = i;
 553             }
 554         }
 555         if (qr->QMMMscheme == eQMMMschemeoniom)
 556         {
 557             /* add the atoms to the bQMMM array
 558              */
 559
 560             /* I assume that users specify the QM groups from small to
 561              * big(ger) in the mdp file
 562              */
 563             qr->qm[j] = mk_QMrec();
 564             /* we need to throw out link atoms that in the previous layer
 565              * existed to separate this QMlayer from the previous
 566              * QMlayer. We use the iatoms array in the idef for that
 567              * purpose. If all atoms defining the current Link Atom (Dummy2)
 568              * are part of the current QM layer it needs to be removed from
 569              * qm_arr[].  */
 570
 571             iloop = gmx_mtop_ilistloop_all_init(mtop);
 572             while (gmx_mtop_ilistloop_all_next(iloop, &ilist_mol, &a_offset))
 573             {
 574                 nrvsite2 = ilist_mol[F_VSITE2].nr;
 575                 iatoms   = ilist_mol[F_VSITE2].iatoms;
 576
 577                 for (k = 0; k < nrvsite2; k += 4)
 578                 {
 579                     vsite = a_offset + iatoms[k+1]; /* the vsite         */
 580                     ai    = a_offset + iatoms[k+2]; /* constructing atom */
 581                     aj    = a_offset + iatoms[k+3]; /* constructing atom */
 582                     if (ggrpnr(groups, egcQMMM, vsite) == ggrpnr(groups, egcQMMM, ai)
 583                         &&
 584                         ggrpnr(groups, egcQMMM, vsite) == ggrpnr(groups, egcQMMM, aj))
 585                     {
 586                         /* this dummy link atom needs to be removed from the qm_arr
 587                          * before making the QMrec of this layer!
 588                          */
 589                         for (i = 0; i < qm_nr; i++)
 590                         {
 591                             if (qm_arr[i] == vsite)
 592                             {
 593                                 /* drop the element */
 594                                 for (l = i; l < qm_nr; l++)
 595                                 {
 596                                     qm_arr[l] = qm_arr[l+1];
 597                                 }
 598                                 qm_nr--;
 599                             }
 600                         }
 601                     }
 602                 }
 603             }
 604
 605             /* store QM atoms in this layer in the QMrec and initialise layer
 606              */
 607             init_QMrec(j, qr->qm[j], qm_nr, qm_arr, mtop, ir);
 608
 609             /* we now store the LJ C6 and C12 parameters in QM rec in case
 610              * we need to do an optimization
 611              */
 612             if (qr->qm[j]->bOPT || qr->qm[j]->bTS)
 613             {
 614                 for (i = 0; i < qm_nr; i++)
 615                 {
 616                     /* nbfp now includes the 6.0/12.0 derivative prefactors */
 617                     qr->qm[j]->c6[i]  =  C6(fr->nbfp, mtop->ffparams.atnr, atom->type, atom->type)/c6au/6.0;
 618                     qr->qm[j]->c12[i] = C12(fr->nbfp, mtop->ffparams.atnr, atom->type, atom->type)/c12au/12.0;
 619                 }
 620             }
 621             /* now we check for frontier QM atoms. These occur in pairs that
 622              * construct the vsite
 623              */
 624             iloop = gmx_mtop_ilistloop_all_init(mtop);
 625             while (gmx_mtop_ilistloop_all_next(iloop, &ilist_mol, &a_offset))
 626             {
 627                 nrvsite2 = ilist_mol[F_VSITE2].nr;
 628                 iatoms   = ilist_mol[F_VSITE2].iatoms;
 629
 630                 for (k = 0; k < nrvsite2; k += 4)
 631                 {
 632                     vsite = a_offset + iatoms[k+1]; /* the vsite         */
 633                     ai    = a_offset + iatoms[k+2]; /* constructing atom */
 634                     aj    = a_offset + iatoms[k+3]; /* constructing atom */
 635                     if (ggrpnr(groups, egcQMMM, ai) < (groups->grps[egcQMMM].nr-1) &&
 636                         (ggrpnr(groups, egcQMMM, aj) >= (groups->grps[egcQMMM].nr-1)))
 637                     {
 638                         /* mark ai as frontier atom */
 639                         for (i = 0; i < qm_nr; i++)
 640                         {
 641                             if ( (qm_arr[i] == ai) || (qm_arr[i] == vsite) )
 642                             {
 643                                 qr->qm[j]->frontatoms[i] = TRUE;
 644                             }
 645                         }
 646                     }
 647                     else if (ggrpnr(groups, egcQMMM, aj) < (groups->grps[egcQMMM].nr-1) &&
 648                              (ggrpnr(groups, egcQMMM, ai) >= (groups->grps[egcQMMM].nr-1)))
 649                     {
 650                         /* mark aj as frontier atom */
 651                         for (i = 0; i < qm_nr; i++)
 652                         {
 653                             if ( (qm_arr[i] == aj) || (qm_arr[i] == vsite))
 654                             {
 655                                 qr->qm[j]->frontatoms[i] = TRUE;
 656                             }
 657                         }
 658                     }
 659                 }
 660             }
 661         }
 662     }
 663     if (qr->QMMMscheme != eQMMMschemeoniom)
 664     {
 665
 666         /* standard QMMM, all layers are merged together so there is one QM
 667          * subsystem and one MM subsystem.
 668          * Also we set the charges to zero in the md->charge arrays to prevent
 669          * the innerloops from doubly counting the electostatic QM MM interaction
 670          */
 671
 672         alook = gmx_mtop_atomlookup_init(mtop);
 673
 674         for (k = 0; k < qm_nr; k++)
 675         {
 676             gmx_mtop_atomnr_to_atom(alook, qm_arr[k], &atom);
 677             atom->q  = 0.0;
 678             atom->qB = 0.0;
 679         }
 680         qr->qm[0] = mk_QMrec();
 681         /* store QM atoms in the QMrec and initialise
 682          */
 683         init_QMrec(0, qr->qm[0], qm_nr, qm_arr, mtop, ir);
 684         if (qr->qm[0]->bOPT || qr->qm[0]->bTS)
 685         {
 686             for (i = 0; i < qm_nr; i++)
 687             {
 688                 gmx_mtop_atomnr_to_atom(alook, qm_arr[i], &atom);
 689                 /* nbfp now includes the 6.0/12.0 derivative prefactors */
 690                 qr->qm[0]->c6[i]  =  C6(fr->nbfp, mtop->ffparams.atnr, atom->type, atom->type)/c6au/6.0;
 691                 qr->qm[0]->c12[i] = C12(fr->nbfp, mtop->ffparams.atnr, atom->type, atom->type)/c12au/12.0;
 692             }
 693         }
 694
 695         /* find frontier atoms and mark them true in the frontieratoms array.
 696          */
 697         for (i = 0; i < qm_nr; i++)
 698         {
 699             gmx_mtop_atomnr_to_ilist(alook, qm_arr[i], &ilist_mol, &a_offset);
 700             nrvsite2 = ilist_mol[F_VSITE2].nr;
 701             iatoms   = ilist_mol[F_VSITE2].iatoms;
 702
 703             for (k = 0; k < nrvsite2; k += 4)
 704             {
 705                 vsite = a_offset + iatoms[k+1]; /* the vsite         */
 706                 ai    = a_offset + iatoms[k+2]; /* constructing atom */
 707                 aj    = a_offset + iatoms[k+3]; /* constructing atom */
 708                 if (ggrpnr(groups, egcQMMM, ai) < (groups->grps[egcQMMM].nr-1) &&
 709                     (ggrpnr(groups, egcQMMM, aj) >= (groups->grps[egcQMMM].nr-1)))
 710                 {
 711                     /* mark ai as frontier atom */
 712                     if ( (qm_arr[i] == ai) || (qm_arr[i] == vsite) )
 713                     {
 714                         qr->qm[0]->frontatoms[i] = TRUE;
 715                     }
 716                 }
 717                 else if (ggrpnr(groups, egcQMMM, aj) < (groups->grps[egcQMMM].nr-1) &&
 718                          (ggrpnr(groups, egcQMMM, ai) >= (groups->grps[egcQMMM].nr-1)))
 719                 {
 720                     /* mark aj as frontier atom */
 721                     if ( (qm_arr[i] == aj) || (qm_arr[i] == vsite) )
 722                     {
 723                         qr->qm[0]->frontatoms[i] = TRUE;
 724                     }
 725                 }
 726             }
 727         }
 728
 729         gmx_mtop_atomlookup_destroy(alook);
 730
 731         /* MM rec creation */
 732         mm               = mk_MMrec();
 733         mm->scalefactor  = ir->scalefactor;
 734         mm->nrMMatoms    = (mtop->natoms)-(qr->qm[0]->nrQMatoms); /* rest of the atoms */
 735         qr->mm           = mm;
 736     }
 737     else /* ONIOM */
 738     {    /* MM rec creation */
 739         mm               = mk_MMrec();
 740         mm->scalefactor  = ir->scalefactor;
 741         mm->nrMMatoms    = 0;
 742         qr->mm           = mm;
 743     }
 744
 745     /* these variables get updated in the update QMMMrec */
 746
 747     if (qr->nrQMlayers == 1)
 748     {
 749         /* with only one layer there is only one initialisation
 750          * needed. Multilayer is a bit more complicated as it requires
 751          * re-initialisation at every step of the simulation. This is due
 752          * to the use of COMMON blocks in the fortran QM subroutines.
 753          */
 754         if (qr->qm[0]->QMmethod < eQMmethodRHF)
 755         {
 756 #ifdef GMX_QMMM_MOPAC
 757             /* semi-empiprical 1-layer ONIOM calculation requested (mopac93) */
 758             init_mopac(cr, qr->qm[0], qr->mm);
 759 #else
 760             gmx_fatal(FARGS, "Semi-empirical QM only supported with Mopac.");
 761 #endif
 762         }
 763         else
 764         {
 765             /* ab initio calculation requested (gamess/gaussian/ORCA) */
 766 #ifdef GMX_QMMM_GAMESS
 767             init_gamess(cr, qr->qm[0], qr->mm);
 768 #elif defined GMX_QMMM_GAUSSIAN
 769             init_gaussian(cr, qr->qm[0], qr->mm);
 770 #elif defined GMX_QMMM_ORCA
 771             init_orca(cr, qr->qm[0], qr->mm);
 772 #else
 773             gmx_fatal(FARGS, "Ab-initio calculation only supported with Gamess, Gaussian or ORCA.");
 774 #endif
 775         }
 776     }
 777 } /* init_QMMMrec */
 778
 779 void update_QMMMrec(t_commrec      *cr,
 780                     t_forcerec     *fr,
 781                     rvec            x[],
 782                     t_mdatoms      *md,
 783                     matrix          box,
 784                     gmx_localtop_t *top)
 785 {
 786     /* updates the coordinates of both QM atoms and MM atoms and stores
 787      * them in the QMMMrec.
 788      *
 789      * NOTE: is NOT yet working if there are no PBC. Also in ns.c, simple
 790      * ns needs to be fixed!
 791      */
 792     int
 793         mm_max = 0, mm_nr = 0, mm_nr_new, i, j, is, k, shift;
 794     t_j_particle
 795        *mm_j_particles = NULL, *qm_i_particles = NULL;
 796     t_QMMMrec
 797        *qr;
 798     t_nblist
 799         QMMMlist;
 800     rvec
 801         dx, crd;
 802     int
 803        *MMatoms;
 804     t_QMrec
 805        *qm;
 806     t_MMrec
 807        *mm;
 808     t_pbc
 809         pbc;
 810     int
 811        *parallelMMarray = NULL;
 812     real
 813         c12au, c6au;
 814
 815     c6au  = (HARTREE2KJ*AVOGADRO*pow(BOHR2NM, 6));
 816     c12au = (HARTREE2KJ*AVOGADRO*pow(BOHR2NM, 12));
 817
 818     /* every cpu has this array. On every processor we fill this array
 819      * with 1's and 0's. 1's indicate the atoms is a QM atom on the
 820      * current cpu in a later stage these arrays are all summed. indexes
 821      * > 0 indicate the atom is a QM atom. Every node therefore knows
 822      * whcih atoms are part of the QM subsystem.
 823      */
 824     /* copy some pointers */
 825     qr          = fr->qr;
 826     mm          = qr->mm;
 827     QMMMlist    = fr->QMMMlist;
 828
 829
 830
 831     /*  init_pbc(box);  needs to be called first, see pbc.h */
 832     set_pbc_dd(&pbc, fr->ePBC, DOMAINDECOMP(cr) ? cr->dd : NULL, FALSE, box);
 833     /* only in standard (normal) QMMM we need the neighbouring MM
 834      * particles to provide a electric field of point charges for the QM
 835      * atoms.
 836      */
 837     if (qr->QMMMscheme == eQMMMschemenormal) /* also implies 1 QM-layer */
 838     {
 839         /* we NOW create/update a number of QMMMrec entries:
 840          *
 841          * 1) the shiftQM, containing the shifts of the QM atoms
 842          *
 843          * 2) the indexMM array, containing the index of the MM atoms
 844          *
 845          * 3) the shiftMM, containing the shifts of the MM atoms
 846          *
 847          * 4) the shifted coordinates of the MM atoms
 848          *
 849          * the shifts are used for computing virial of the QM/MM particles.
 850          */
 851         qm = qr->qm[0]; /* in case of normal QMMM, there is only one group */
 852         snew(qm_i_particles, QMMMlist.nri);
 853         if (QMMMlist.nri)
 854         {
 855             qm_i_particles[0].shift = XYZ2IS(0, 0, 0);
 856             for (i = 0; i < QMMMlist.nri; i++)
 857             {
 858                 qm_i_particles[i].j     = QMMMlist.iinr[i];
 859
 860                 if (i)
 861                 {
 862                     qm_i_particles[i].shift = pbc_dx_aiuc(&pbc, x[QMMMlist.iinr[0]],
 863                                                           x[QMMMlist.iinr[i]], dx);
 864
 865                 }
 866                 /* However, since nri >= nrQMatoms, we do a quicksort, and throw
 867                  * out double, triple, etc. entries later, as we do for the MM
 868                  * list too.
 869                  */
 870
 871                 /* compute the shift for the MM j-particles with respect to
 872                  * the QM i-particle and store them.
 873                  */
 874
 875                 crd[0] = IS2X(QMMMlist.shift[i]) + IS2X(qm_i_particles[i].shift);
 876                 crd[1] = IS2Y(QMMMlist.shift[i]) + IS2Y(qm_i_particles[i].shift);
 877                 crd[2] = IS2Z(QMMMlist.shift[i]) + IS2Z(qm_i_particles[i].shift);
 878                 is     = XYZ2IS(crd[0], crd[1], crd[2]);
 879                 for (j = QMMMlist.jindex[i];
 880                      j < QMMMlist.jindex[i+1];
 881                      j++)
 882                 {
 883                     if (mm_nr >= mm_max)
 884                     {
 885                         mm_max += 1000;
 886                         srenew(mm_j_particles, mm_max);
 887                     }
 888
 889                     mm_j_particles[mm_nr].j     = QMMMlist.jjnr[j];
 890                     mm_j_particles[mm_nr].shift = is;
 891                     mm_nr++;
 892                 }
 893             }
 894
 895             /* quicksort QM and MM shift arrays and throw away multiple entries */
 896
 897
 898
 899             qsort(qm_i_particles, QMMMlist.nri,
 900                   (size_t)sizeof(qm_i_particles[0]),
 901                   struct_comp);
 902             qsort(mm_j_particles, mm_nr,
 903                   (size_t)sizeof(mm_j_particles[0]),
 904                   struct_comp);
 905             /* remove multiples in the QM shift array, since in init_QMMM() we
 906              * went through the atom numbers from 0 to md.nr, the order sorted
 907              * here matches the one of QMindex already.
 908              */
 909             j = 0;
 910             for (i = 0; i < QMMMlist.nri; i++)
 911             {
 912                 if (i == 0 || qm_i_particles[i].j != qm_i_particles[i-1].j)
 913                 {
 914                     qm_i_particles[j++] = qm_i_particles[i];
 915                 }
 916             }
 917             mm_nr_new = 0;
 918             if (qm->bTS || qm->bOPT)
 919             {
 920                 /* only remove double entries for the MM array */
 921                 for (i = 0; i < mm_nr; i++)
 922                 {
 923                     if ((i == 0 || mm_j_particles[i].j != mm_j_particles[i-1].j)
 924                         && !md->bQM[mm_j_particles[i].j])
 925                     {
 926                         mm_j_particles[mm_nr_new++] = mm_j_particles[i];
 927                     }
 928                 }
 929             }
 930             /* we also remove mm atoms that have no charges!
 931              * actually this is already done in the ns.c
 932              */
 933             else
 934             {
 935                 for (i = 0; i < mm_nr; i++)
 936                 {
 937                     if ((i == 0 || mm_j_particles[i].j != mm_j_particles[i-1].j)
 938                         && !md->bQM[mm_j_particles[i].j]
 939                         && (md->chargeA[mm_j_particles[i].j]
 940                             || (md->chargeB && md->chargeB[mm_j_particles[i].j])))
 941                     {
 942                         mm_j_particles[mm_nr_new++] = mm_j_particles[i];
 943                     }
 944                 }
 945             }
 946             mm_nr = mm_nr_new;
 947             /* store the data retrieved above into the QMMMrec
 948              */
 949             k = 0;
 950             /* Keep the compiler happy,
 951              * shift will always be set in the loop for i=0
 952              */
 953             shift = 0;
 954             for (i = 0; i < qm->nrQMatoms; i++)
 955             {
 956                 /* not all qm particles might have appeared as i
 957                  * particles. They might have been part of the same charge
 958                  * group for instance.
 959                  */
 960                 if (qm->indexQM[i] == qm_i_particles[k].j)
 961                 {
 962                     shift = qm_i_particles[k++].shift;
 963                 }
 964                 /* use previous shift, assuming they belong the same charge
 965                  * group anyway,
 966                  */
 967
 968                 qm->shiftQM[i] = shift;
 969             }
 970         }
 971         /* parallel excecution */
 972         if (PAR(cr))
 973         {
 974             snew(parallelMMarray, 2*(md->nr));
 975             /* only MM particles have a 1 at their atomnumber. The second part
 976              * of the array contains the shifts. Thus:
 977              * p[i]=1/0 depending on wether atomnumber i is a MM particle in the QM
 978              * step or not. p[i+md->nr] is the shift of atomnumber i.
 979              */
 980             for (i = 0; i < 2*(md->nr); i++)
 981             {
 982                 parallelMMarray[i] = 0;
 983             }
 984
 985             for (i = 0; i < mm_nr; i++)
 986             {
 987                 parallelMMarray[mm_j_particles[i].j]          = 1;
 988                 parallelMMarray[mm_j_particles[i].j+(md->nr)] = mm_j_particles[i].shift;
 989             }
 990             gmx_sumi(md->nr, parallelMMarray, cr);
 991             mm_nr = 0;
 992
 993             mm_max = 0;
 994             for (i = 0; i < md->nr; i++)
 995             {
 996                 if (parallelMMarray[i])
 997                 {
 998                     if (mm_nr >= mm_max)
 999                     {
1000                         mm_max += 1000;
1001                         srenew(mm->indexMM, mm_max);
1002                         srenew(mm->shiftMM, mm_max);
1003                     }
1004                     mm->indexMM[mm_nr]   = i;
1005                     mm->shiftMM[mm_nr++] = parallelMMarray[i+md->nr]/parallelMMarray[i];
1006                 }
1007             }
1008             mm->nrMMatoms = mm_nr;
1009             free(parallelMMarray);
1010         }
1011         /* serial execution */
1012         else
1013         {
1014             mm->nrMMatoms = mm_nr;
1015             srenew(mm->shiftMM, mm_nr);
1016             srenew(mm->indexMM, mm_nr);
1017             for (i = 0; i < mm_nr; i++)
1018             {
1019                 mm->indexMM[i] = mm_j_particles[i].j;
1020                 mm->shiftMM[i] = mm_j_particles[i].shift;
1021             }
1022
1023         }
1024         /* (re) allocate memory for the MM coordiate array. The QM
1025          * coordinate array was already allocated in init_QMMM, and is
1026          * only (re)filled in the update_QMMM_coordinates routine
1027          */
1028         srenew(mm->xMM, mm->nrMMatoms);
1029         /* now we (re) fill the array that contains the MM charges with
1030          * the forcefield charges. If requested, these charges will be
1031          * scaled by a factor
1032          */
1033         srenew(mm->MMcharges, mm->nrMMatoms);
1034         for (i = 0; i < mm->nrMMatoms; i++) /* no free energy yet */
1035         {
1036             mm->MMcharges[i] = md->chargeA[mm->indexMM[i]]*mm->scalefactor;
1037         }
1038         if (qm->bTS || qm->bOPT)
1039         {
1040             /* store (copy) the c6 and c12 parameters into the MMrec struct
1041              */
1042             srenew(mm->c6, mm->nrMMatoms);
1043             srenew(mm->c12, mm->nrMMatoms);
1044             for (i = 0; i < mm->nrMMatoms; i++)
1045             {
1046                 /* nbfp now includes the 6.0/12.0 derivative prefactors */
1047                 mm->c6[i]  = C6(fr->nbfp, top->idef.atnr, md->typeA[mm->indexMM[i]], md->typeA[mm->indexMM[i]])/c6au/6.0;
1048                 mm->c12[i] = C12(fr->nbfp, top->idef.atnr, md->typeA[mm->indexMM[i]], md->typeA[mm->indexMM[i]])/c12au/12.0;
1049             }
1050             punch_QMMM_excl(qr->qm[0], mm, &(top->excls));
1051         }
1052         /* the next routine fills the coordinate fields in the QMMM rec of
1053          * both the qunatum atoms and the MM atoms, using the shifts
1054          * calculated above.
1055          */
1056
1057         update_QMMM_coord(x, fr, qr->qm[0], qr->mm);
1058         free(qm_i_particles);
1059         free(mm_j_particles);
1060     }
1061     else /* ONIOM */ /* ????? */
1062     {
1063         mm->nrMMatoms = 0;
1064         /* do for each layer */
1065         for (j = 0; j < qr->nrQMlayers; j++)
1066         {
1067             qm             = qr->qm[j];
1068             qm->shiftQM[0] = XYZ2IS(0, 0, 0);
1069             for (i = 1; i < qm->nrQMatoms; i++)
1070             {
1071                 qm->shiftQM[i] = pbc_dx_aiuc(&pbc, x[qm->indexQM[0]], x[qm->indexQM[i]],
1072                                              dx);
1073             }
1074             update_QMMM_coord(x, fr, qm, mm);
1075         }
1076     }
1077 } /* update_QMMM_rec */
1078
1079
1080 real calculate_QMMM(t_commrec *cr,
1081                     rvec x[], rvec f[],
1082                     t_forcerec *fr,
1083                     t_mdatoms *md)
1084 {
1085     real
1086         QMener = 0.0;
1087     /* a selection for the QM package depending on which is requested
1088      * (Gaussian, GAMESS-UK, MOPAC or ORCA) needs to be implemented here. Now
1089      * it works through defines.... Not so nice yet
1090      */
1091     t_QMMMrec
1092     *qr;
1093     t_QMrec
1094     *qm, *qm2;
1095     t_MMrec
1096     *mm = NULL;
1097     rvec
1098     *forces  = NULL, *fshift = NULL,
1099     *forces2 = NULL, *fshift2 = NULL; /* needed for multilayer ONIOM */
1100     int
1101         i, j, k;
1102     /* make a local copy the QMMMrec pointer
1103      */
1104     qr = fr->qr;
1105     mm = qr->mm;
1106
1107     /* now different procedures are carried out for one layer ONION and
1108      * normal QMMM on one hand and multilayer oniom on the other
1109      */
1110     if (qr->QMMMscheme == eQMMMschemenormal || qr->nrQMlayers == 1)
1111     {
1112         qm = qr->qm[0];
1113         snew(forces, (qm->nrQMatoms+mm->nrMMatoms));
1114         snew(fshift, (qm->nrQMatoms+mm->nrMMatoms));
1115         QMener = call_QMroutine(cr, fr, qm, mm, forces, fshift);
1116         for (i = 0; i < qm->nrQMatoms; i++)
1117         {
1118             for (j = 0; j < DIM; j++)
1119             {
1120                 f[qm->indexQM[i]][j]          -= forces[i][j];
1121                 fr->fshift[qm->shiftQM[i]][j] += fshift[i][j];
1122             }
1123         }
1124         for (i = 0; i < mm->nrMMatoms; i++)
1125         {
1126             for (j = 0; j < DIM; j++)
1127             {
1128                 f[mm->indexMM[i]][j]          -= forces[qm->nrQMatoms+i][j];
1129                 fr->fshift[mm->shiftMM[i]][j] += fshift[qm->nrQMatoms+i][j];
1130             }
1131
1132         }
1133         free(forces);
1134         free(fshift);
1135     }
1136     else                                       /* Multi-layer ONIOM */
1137     {
1138         for (i = 0; i < qr->nrQMlayers-1; i++) /* last layer is special */
1139         {
1140             qm  = qr->qm[i];
1141             qm2 = copy_QMrec(qr->qm[i+1]);
1142
1143             qm2->nrQMatoms = qm->nrQMatoms;
1144
1145             for (j = 0; j < qm2->nrQMatoms; j++)
1146             {
1147                 for (k = 0; k < DIM; k++)
1148                 {
1149                     qm2->xQM[j][k]       = qm->xQM[j][k];
1150                 }
1151                 qm2->indexQM[j]        = qm->indexQM[j];
1152                 qm2->atomicnumberQM[j] = qm->atomicnumberQM[j];
1153                 qm2->shiftQM[j]        = qm->shiftQM[j];
1154             }
1155
1156             qm2->QMcharge = qm->QMcharge;
1157             /* this layer at the higher level of theory */
1158             srenew(forces, qm->nrQMatoms);
1159             srenew(fshift, qm->nrQMatoms);
1160             /* we need to re-initialize the QMroutine every step... */
1161             init_QMroutine(cr, qm, mm);
1162             QMener += call_QMroutine(cr, fr, qm, mm, forces, fshift);
1163
1164             /* this layer at the lower level of theory */
1165             srenew(forces2, qm->nrQMatoms);
1166             srenew(fshift2, qm->nrQMatoms);
1167             init_QMroutine(cr, qm2, mm);
1168             QMener -= call_QMroutine(cr, fr, qm2, mm, forces2, fshift2);
1169             /* E = E1high-E1low The next layer includes the current layer at
1170              * the lower level of theory, which provides + E2low
1171              * this is similar for gradients
1172              */
1173             for (i = 0; i < qm->nrQMatoms; i++)
1174             {
1175                 for (j = 0; j < DIM; j++)
1176                 {
1177                     f[qm->indexQM[i]][j]          -= (forces[i][j]-forces2[i][j]);
1178                     fr->fshift[qm->shiftQM[i]][j] += (fshift[i][j]-fshift2[i][j]);
1179                 }
1180             }
1181             free(qm2);
1182         }
1183         /* now the last layer still needs to be done: */
1184         qm      = qr->qm[qr->nrQMlayers-1]; /* C counts from 0 */
1185         init_QMroutine(cr, qm, mm);
1186         srenew(forces, qm->nrQMatoms);
1187         srenew(fshift, qm->nrQMatoms);
1188         QMener += call_QMroutine(cr, fr, qm, mm, forces, fshift);
1189         for (i = 0; i < qm->nrQMatoms; i++)
1190         {
1191             for (j = 0; j < DIM; j++)
1192             {
1193                 f[qm->indexQM[i]][j]          -= forces[i][j];
1194                 fr->fshift[qm->shiftQM[i]][j] += fshift[i][j];
1195             }
1196         }
1197         free(forces);
1198         free(fshift);
1199         free(forces2);
1200         free(fshift2);
1201     }
1202     if (qm->bTS || qm->bOPT)
1203     {
1204         /* qm[0] still contains the largest ONIOM QM subsystem
1205          * we take the optimized coordiates and put the in x[]
1206          */
1207         for (i = 0; i < qm->nrQMatoms; i++)
1208         {
1209             for (j = 0; j < DIM; j++)
1210             {
1211                 x[qm->indexQM[i]][j] = qm->xQM[i][j];
1212             }
1213         }
1214     }
1215     return(QMener);
1216 } /* calculate_QMMM */
1217
1218 /* end of QMMM core routines */